Ultrazvučna formulacija nanostrukturiranih lipidnih nosača lijekova

Nanostrukturirani lipidni nosači (NLC) su napredni oblik sistema za isporuku lijekova nano veličine koji sadrži lipidno jezgro i ljusku topljivu u vodi. NLC imaju visoku stabilnost, štite aktivne biomolekule od razgradnje i nude produženo oslobađanje lijeka. Ultrazvuk je pouzdana, efikasna i jednostavna tehnika za proizvodnju napunjenih nanostrukturiranih nosača lipida.

Ultrazvučna priprema nanostrukturiranih lipidnih nosača

Nanostrukturni lipidni nosači (NLC) sadrže čvrsti lipid, tečni lipid i surfaktant u vodenom mediju, što im daje dobre karakteristike rastvorljivosti i biodostupnosti. NLC se široko koriste za formulisanje stabilnih sistema nosača lekova sa visokom biodostupnošću i produženim oslobađanjem leka. NLC-ovi imaju širok spektar primjena u rasponu od oralne do parenteralne primjene uključujući topikalnu/transdermalnu, oftalmičku (očnu) i plućnu primjenu.
Ultrazvučna disperzija i emulzifikacija je pouzdana i efikasna tehnika za pripremu nanostrukturiranih lipidnih nosača napunjenih aktivnim spojevima. Ultrazvučni NLC preparat ima glavnu prednost u tome što ne zahteva organski rastvarač, velike količine surfaktanta ili aditiva. Ultrazvučna NLC formulacija je relativno jednostavna metoda jer se topivi lipid dodaje otopini surfaktanta, a zatim obrađuje ultrazvukom.

Primeri protokola za ultrazvučno napunjene nanostrukturne lipidne nosače

NLC-ovi napunjeni deksametazonom putem ultrazvuka
Netoksični potencijalni oftalmološki NLC sistem pripremljen je ultrazvukom, što je rezultiralo uskom distribucijom veličine, visokom efikasnošću zarobljavanja deksametazona i poboljšanom penetracijom. NLC sistemi su ultrazvučno pripremljeni pomoću a Hielscher UP200S ultrasonikator i Compritol 888 ATO, Miglyol 812N i Cremophor RH60 kao komponente.
Čvrsti lipid, tečni lipid i surfaktant su otopljeni pomoću grijaće magnetne miješalice na 85ºC. Zatim je deksametazon dodan u otopljenu smjesu lipida i raspršen. Čista voda je zagrejana na 85ºC i dve faze su sonikirane (pri 70% amplitude tokom 10 minuta) sa Hielscher UP200S ultrazvučni homogenizator. NLC sistem je hlađen u ledenom kupatilu.
Ultrazvučno pripremljeni NLC pokazuju usku distribuciju veličine, visoku efikasnost zarobljavanja DXM-a i poboljšanu penetraciju.
Istraživači preporučuju korištenje niske koncentracije surfaktanta i niske koncentracije lipida (npr. 2,5% za surfaktant i 10% za ukupne lipide) jer su tada kritični parametri stabilnosti (Z_ave, ZP, PDI) i kapacitet punjenja lijeka (EE%) su prikladni dok koncentracija emulgatora može ostati na niskim razinama.
(usp. Kiss et al. 2019.)

NLC-ovi napunjeni retinil palmitatom putem ultrazvuka
Retinoid je naširoko korišten sastojak u dermatološkim terapijama bora. Retinol i retinil palmitat su dva jedinjenja iz grupe retinoida koja imaju sposobnost da indukuju debljinu epiderme i deluju kao sredstvo protiv bora.
NLC formulacija je pripremljena metodom ultrazvuka. Formulacija je sadržavala 7,2% cetil palmitata, 4,8% oleinske kiseline, 10% Tween 80, 10% glicerina i 2% retinil palmitata. Poduzeti su sljedeći koraci za proizvodnju NLC-a napunjenih retinil palmitatom: Smjesa rastopljenih lipida se miješa sa surfaktantom, ko-surfaktantom, glicerinom i dejoniziranom vodom na 60-70°C. Ova smjesa se miješa mikserom sa visokim smicanjem na 9800 o/min 5 min. Nakon što se predemulzija formira, ova predemulzija se odmah obrađuje ultrazvukom pomoću ultrazvučnog homogenizatora tipa sonde u trajanju od 2 min. Zatim je dobijeni NLC držan na sobnoj temperaturi 24 h. Emulzija je pohranjena na sobnoj temperaturi 24 h i izmjerena je veličina nanočestica. NLC formula je pokazala veličine čestica u rasponu od 200-300 nm. dobijeni NLC ima blijedožuti izgled, veličinu globule od 258±15,85 nm, i indeks polidisperznosti od 0,31±0,09. TEM slika ispod prikazuje ultrazvučno pripremljene NLC-ove napunjene retinil palmitatom.
(up. Pamudji et al. 2015.)

Zingiber zerumbet napunjeni NLC-ovi putem Sonication-a
Nanostrukturirani lipidni nosači sastoje se od mješavine čvrstog lipida, tekućeg lipida i surfaktanta. To su odlični sistemi za isporuku lijekova za primjenu bioaktivnih supstanci sa slabom topljivošću u vodi i za značajno povećanje njihove bioraspoloživosti.
Sljedeći koraci su poduzeti kako bi se formulirali Zingiber zerumbet napunjeni NLC-ovi. 1% čvrstog lipida, tj. gliceril monostearat i 4% tečnog lipida, tj. djevičansko kokosovo ulje, pomiješani su i otopljeni na 50°C da bi se dobila homogena, bistra lipidna faza. Nakon toga, 1% Zingiber zerumbet ulja je dodano lipidnoj fazi, dok je temperatura kontinuirano održavana 10°C iznad temperature topljenja gliceril monostearata. Za pripremu vodene faze, destilovana voda, Tween 80 i sojin lecitin pomešani su zajedno u ispravnom odnosu. Vodena smjesa je odmah dodana u smjesu lipida kako bi se formirala smjesa pre emulzije. Predemulzija je zatim homogenizovana pomoću homogenizatora sa visokim smicanjem na 11.000 o/min tokom 1 min. Nakon toga, pre-emulzija je sonikirana pomoću ultrasonikatora tipa sonde pri 50% amplituda tokom 20 minuta. Konačno, disperzija NLC je ohlađena u ledenoj vodenoj kupelji do sobne temperature (25±1°C) kako bi se suspenzija ugasila u hladna kupka kako bi se spriječilo agregiranje čestica. NLC su čuvani na 4°C.
Zingiber zerumbet napunjeni NLC-ovi pokazuju nanometarsku veličinu od 80,47±1,33, stabilan indeks polidisperznosti od 0,188±2,72 i zeta potencijalni naboj od -38,9±2,11. Efikasnost inkapsulacije pokazuje sposobnost lipidnog nosača da inkapsulira Zingiber zerumbet ulje sa više od 80% efikasnosti.
(usp. Rosli et al. 2015.)

NLC-ovi napunjeni Valsaratan putem Sonication-a
Valsaratan je blokator receptora angiotenzina II koji se koristi u antihipertenzivnim lijekovima. Valsartan ima nisku bioraspoloživost od cca. 23% samo zbog svoje loše rastvorljivosti u vodi. Korištenje ultrazvučne metode emulgiranja taline omogućilo je pripremu NLC-a napunjenih Valsaratan-om sa značajno poboljšanom biodostupnošću.
Jednostavno, uljani rastvor Val je pomešan sa određenom količinom rastopljenog lipidnog materijala na temperaturi 10°C iznad tačke topljenja lipida. Vodena otopina surfaktanta je pripremljena otapanjem određenih težina Tween 80 i natrijum deoksiholata. Rastvor surfaktanta je dalje zagrejan na isti temperaturni stepen i pomešan sa rastvorom uljnog leka lipida pomoću sonde sonde tokom 3 min. da formiraju emulziju. Zatim je formirana emulzija dispergirana u ohlađenoj vodi magnetnim miješanjem 10 min. Formirani NLC su odvojeni centrifugiranjem. Uzeti su uzorci iz supernatanta i analizirani na koncentraciju Val koristeći validiranu HPLC metodu.
Ultrazvučna metoda emulgiranja taline ima niz prednosti uključujući jednostavnost uz minimalno stresno stanje i lišena toksičnih organskih rastvarača. Maksimalna postignuta efikasnost hvatanja bila je 75,04%
(usp. Albekery et al. 2017.)

Drugi aktivni spojevi kao što su paklitaksel, klotrimazol, domperidon, puerarin i meloksikam također su uspješno ugrađeni u čvrste lipidne nanočestice i nanostrukturirane lipidne nosače pomoću ultrazvučnih tehnika. (usp. Bahari i Hamishehkar 2016)

Ultrazvuk kao metoda pripreme za formulaciju nano lipidnih nosača (NLC) može se koristiti kao tehnika hladne ili vruće homogenizacije. Ultrazvučna homogenizacija rezultira uskom distribucijom veličine čestica, što poboljšava stabilnost NLC-a i svojstva skladištenja.

Ultrazvučna hladna homogenizacija

Kada se tehnika hladne homogenizacije koristi za pripremu nanostrukturiranih lipidnih nosača, farmakološki aktivni molekuli, odnosno lijek se rastvaraju u lipidnom topljenju, a zatim brzo hlade tečnim dušikom ili suhim ledom. Tokom hlađenja, lipidi se učvršćuju. Čvrsta lipidna masa je tada veličine mljevenih nanočestica. Nanočestice lipida se raspršuju u hladnom rastvoru surfaktanta, čime se dobija hladna predsuspenzija. Konačno, ova suspenzija se obrađuje ultrazvukom, često koristeći ultrazvučni reaktor protočne ćelije, na sobnoj temperaturi.
Budući da se tvari zagrijavaju samo jednom u prvom koraku, ultrazvučna hladna homogenizacija se uglavnom koristi za formuliranje lijekova osjetljivih na toplinu. Kako su mnoge bioaktivne molekule i farmaceutska jedinjenja sklona toplotnoj degradaciji, ultrazvučna hladna homogenizacija je široko rasprostranjena primena. Daljnja prednost tehnike hladne homogenizacije je izbjegavanje vodene faze, što olakšava kapsuliranje hidrofilnih molekula, koji bi se inače mogli podijeliti iz tekuće lipidne faze u vodenu fazu tokom vruće homogenizacije.

Ultrazvučna vruća homogenizacija

Kada se ultrazvuk koristi kao tehnika vruće homogenizacije, rastopljeni lipidi i aktivni spoj (tj. farmakološki aktivni sastojak) se raspršuju u vrućem surfaktantu uz intenzivno miješanje kako bi se dobila pre-emulzija. Za proces vruće homogenizacije važno je da su oba rastvora, suspenzija lipida/lijeka i surfaktant zagrijani na istu temperaturu (približno 5-10°C iznad tačke topljenja čvrstog lipida). U drugom koraku, predemulzija se zatim tretira ultrazvukom visokih performansi uz održavanje temperature.

Ultrasonikatori visokih performansi za nanostrukturirane nosače lipida

Moćni ultrazvučni sistemi kompanije Hielscher Ultrasonics koriste se širom svijeta u farmaceutskoj R&D i proizvodnju za proizvodnju visokokvalitetnih nano nosača lijekova kao što su čvrste lipidne nanočestice (SLN), nanostrukturirani lipidni nosači (NLC), nanoemulzije i nanokapsule. Kako bi zadovoljio zahtjeve svojih kupaca, Hielscher isporučuje ultrasonikatore od kompaktnog, ali moćnog ručnog laboratorijskog homogenizatora i stolnih ultrasonikatora do potpuno industrijskih ultrazvučnih sistema za proizvodnju velikih količina farmaceutskih formulacija. Dostupan je širok spektar ultrazvučnih sonotroda i reaktora kako bi se osiguralo optimalno podešavanje za vašu proizvodnju nanostrukturiranih lipidnih nosača (NLC). Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Kako bismo omogućili našim klijentima da ispune dobru proizvodnu praksu (GMP) i uspostave standardizirane procese, svi digitalni ultrasonikatori su opremljeni inteligentnim softverom za precizno podešavanje parametara sonikacije, kontinuiranu kontrolu procesa i automatsko snimanje svih važnih parametara procesa na ugrađenom -u SD kartici. Visok kvalitet proizvoda ovisi o kontroli procesa i kontinuirano visokim standardima obrade. Hielscher ultrasonicatori vam pomažu da nadgledate i standardizirate svoj proces!

Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo velike amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi u kontinuitetu u radu 24/7. Za još veće amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata: